La fusió nuclear com a font d'energia ( I )

Des de fa temps la nostra espècie utilitza les reaccions nuclears com a font d'energia, aprofitant-se de la pèrdua de massa que experimenten algunes substàncies radioactives per a transmutar-la en calor, controlant la reacció per tal que puga utilitzar-se per a moure turbines i generar electricitat en grans quantitats amb rendiments elevats i poc de consum. El procés que té lloc al nucli del reactor s'anomena fissió, i consistix en la subdivisió del nucli d'un àtom pesant en dos o més nuclis mitjans, amb una pèrdua de massa entre el nucli inicial i els finals que es transforma en energia calorífica pels xocs de les partícules subatòmiques amb el fluid de treball de la central nuclear. Aquest fluid, en la majoria dels casos aigua, eleva la temperatura fins que es transforma en vapor a alta pressió i temperatura, i en aquesta fase es transmet a les turbines per tal de produir electricitat.

El procés de fissió pateix uns problemes importants, ja que els subproductes de la reacció de fissió són usualment radiactius, i s'han de tractar o emmagatzemar amb molta cura per tal que la radiactivitat no puga afectar els treballadors o les poblacions veïnes a les centrals. Per aquest motiu, hi ha un pla per tal de fomentar estudis sobre la fusió nuclear, és a dir, el procés invers a la fissió, composar un nucli mitjà a partir de dos o més núclids lleugers. El procés és també exotèrmic, ja que existeix la pèrdua de massa entre els estats inicial i final, i aquest fet permet utilitzar la fusió nuclear per a obtenir electricitat amb els sistemes convencionals de generació.

El problema principal de la fusió nuclear és que el procés de fusió requerix temperatures extremes, de l'ordre de milions de graus, i pressions enormes per tal de donar-se, i encara no s'han trobat dispositius que puguen portar a terme aquesta reacció a escala industrial i amb certa continuïtat, a més cal afegir el problema dels reactius necessaris, que són prou escassos i sovint s'han de fabricar a partir de reaccions de fissió convencionals.

Les substàncies que s'estan utilitzant a dia d'avui són el deuteri i el triti, isòtops de l'Hidrogen, i l'Heli-3, extremadament escàs. Amb aquests reactius s'han efectuat proves amb resultats satisfactoris, però no s'ha pogut mantindre la reacció per períodes de temps suficientment elevats que permetrien l'aplicació industrial. Un altre problema de la fusió nuclear és que la reacció sovint allibera neutrons que poden induir radiactivitat a les parets del reactor, posant en perill la seguretat dels treballadors de la planta, encara que aquest efecte pot ser mitigat per l'ús de substàncies que absorbisquen els neutrons residuals, com el Bor o el Carboni.

Actualment els esforços es centren en millorar el confinament de les partícules, generalment usant camps magnètics per tal d'evitar que el plasma arribe a entrar en contacte amb les parets del reactor, i en determinar les condicions de treball dels reactors per tal d'autosustentar la reacció de fusió per tal de poder aprofitar-la industrialment.

Ací teniu una fotografia de l'interior del reactor al JET (Joint European Torus), on s'està analitzant la fusió nuclear com a alternativa energètica.Els avantatges d'aquesta nova forma d'energia són que no produeix residus radiactius, utilitza reactius considerats inesgotables i a causa del seu disseny i procediment d'operació no és possible l'alliberament d'espècies radiactives en cas de trencament del nucli, com ocorre en les centrals de fissió.